JP2012122897A - Current sensor - Google Patents
Current sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012122897A JP2012122897A JP2010274906A JP2010274906A JP2012122897A JP 2012122897 A JP2012122897 A JP 2012122897A JP 2010274906 A JP2010274906 A JP 2010274906A JP 2010274906 A JP2010274906 A JP 2010274906A JP 2012122897 A JP2012122897 A JP 2012122897A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic sensor
- sensor element
- current
- composite
- characteristic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、非接触で電流を測定する電流センサに関する。特に、故障判定機能を有する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor that measures current without contact. In particular, the present invention relates to a current sensor having a failure determination function.
電気自動車やハイブリッドカーにおけるモータ駆動技術などの分野では、比較的大きな電流が取り扱われるため、このような用途向けに大電流を非接触で測定することが可能な電流センサが求められている。そして、このような電流センサとして、被測定電流によって生じる磁界の変化を磁気センサによって検出する方式のものが提案されている。例えば、特許文献1には、磁気センサ用の素子として磁気抵抗素子を用いた電流センサが開示されている。 In fields such as motor drive technology in electric vehicles and hybrid cars, a relatively large current is handled, and thus a current sensor capable of measuring a large current in a non-contact manner is required for such applications. As such a current sensor, a method of detecting a change in magnetic field caused by a current to be measured by a magnetic sensor has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a current sensor using a magnetoresistive element as an element for a magnetic sensor.
ところで、上述のような非接触型の電流センサでは、磁気センサ素子の経年変化等によって電流検出性能が低下してしまうことがある。このため、電流センサの故障判定が必要になることがある。特許文献2には、故障判定機能を有する電流センサとして、被測定電流の導通停止時にコイルに検査電流を流して故障判定を行う電流センサが開示されている。 By the way, in the non-contact current sensor as described above, the current detection performance may be deteriorated due to aging of the magnetic sensor element or the like. For this reason, it may be necessary to determine the failure of the current sensor. Patent Document 2 discloses a current sensor that has a failure determination function, and performs a failure determination by passing an inspection current through a coil when a current to be measured is stopped.
特許文献2に開示される電流センサでは、コイルに検査電流を流すことで、検査電流に対応する誘導磁界を発生させ、検出される測定値を元に故障判定を行っている。このため、上述の電流センサでは、被測定電流が僅かでも流れると、被測定電流によって発生する誘導磁界の影響を受け、故障判定を正確に行うことができない。つまり、上述の電流センサにおいて、故障判定は、電流センサの測定対象である被測定電流が導通していない場合に限られるという問題がある。 In the current sensor disclosed in Patent Document 2, an inductive magnetic field corresponding to the inspection current is generated by flowing an inspection current through the coil, and failure determination is performed based on the detected measurement value. For this reason, in the above-described current sensor, if even a small amount of current to be measured flows, it is affected by an induced magnetic field generated by the current to be measured, and failure determination cannot be performed accurately. That is, in the above-described current sensor, there is a problem that the failure determination is limited to a case where the current to be measured which is a measurement target of the current sensor is not conductive.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、被測定電流の通流時においても故障判定が可能な、故障判定機能を有する電流センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a current sensor having a failure determination function capable of determining a failure even when a current to be measured is passed.
本発明の電流センサは、第一の磁気センサ素子と、感度の絶対値が前記第一の磁気センサ素子と略等しい第二の磁気センサ素子とが、感度軸が互いに逆向きになるようにして直列に接続されてなる直列回路と、前記直列回路の合成特性を算出する合成特性測定部と、前記合成特性測定部において算出された合成特性が所定範囲から外れた場合に故障と判断する故障判定部と、を有することを特徴とする。 In the current sensor of the present invention, the sensitivity axis of the first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element whose absolute value of sensitivity is substantially equal to the first magnetic sensor element are opposite to each other. A series circuit connected in series, a composite characteristic measurement unit that calculates a composite characteristic of the series circuit, and a failure determination that determines that a failure occurs when the composite characteristic calculated in the composite characteristic measurement unit is out of a predetermined range And a portion.
この構成によれば、電流センサを構成する第一の磁気センサ素子および第二の磁気センサ素子は、感度の絶対値が互いに等しく、また、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。これにより、第一の磁気センサ素子と第二の磁気センサ素子とが接続されてなる直列回路の合成特性は、被測定電流が通流しているか否かに関わらず略一定となる。このため、直列回路の合成特性を算出することで、リアルタイムに故障判定を行うことが可能である。つまり、被測定電流の通流時においても故障判定が可能な、故障判定機能を有する電流センサを提供することができる。 According to this configuration, the first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element constituting the current sensor are arranged so that the absolute values of the sensitivity are equal to each other and the sensitivity axes are opposite to each other. . Thereby, the composite characteristic of the series circuit in which the first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element are connected becomes substantially constant regardless of whether or not the current to be measured is flowing. For this reason, it is possible to perform failure determination in real time by calculating the composite characteristics of the series circuit. That is, it is possible to provide a current sensor having a failure determination function capable of determining a failure even when a current to be measured is passed.
本発明の電流センサにおいて、前記第一の磁気センサ素子、および前記第二の磁気センサ素子は磁気抵抗効果素子であり、前記合成特性測定部は前記合成特性として前記直列回路の合成抵抗値を算出しても良い。また、本発明の電流センサにおいて、前記直列回路には定電圧源が接続され、前記合成特性測定部は、前記直列回路を流れる電流値から前記合成抵抗値を算出しても良い。また、本発明の電流センサにおいて、前記直列回路には定電流源が接続され、前記合成特性測定部は、前記直列回路に生じる電圧から前記合成抵抗値を算出しても良い。 In the current sensor of the present invention, the first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element are magnetoresistive elements, and the composite characteristic measuring unit calculates a composite resistance value of the series circuit as the composite characteristic You may do it. In the current sensor of the present invention, a constant voltage source may be connected to the series circuit, and the combined characteristic measurement unit may calculate the combined resistance value from a current value flowing through the series circuit. In the current sensor of the present invention, a constant current source may be connected to the series circuit, and the combined characteristic measurement unit may calculate the combined resistance value from a voltage generated in the series circuit.
本発明の電流センサにおいて、前記第一の磁気センサ素子、および前記第二の磁気センサ素子はホール素子であり、前記合成特性測定部は前記合成特性として前記直列回路の電圧値を算出しても良い。 In the current sensor of the present invention, the first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element are Hall elements, and the composite characteristic measurement unit may calculate a voltage value of the series circuit as the composite characteristic. good.
本発明の電流センサは、第一の磁気センサ素子と、感度の絶対値が前記第一の磁気センサ素子と略等しい第二の磁気センサ素子とが、感度軸が互いに逆向きになるように配置され、第三の磁気センサ素子と、感度の絶対値が前記第三の磁気センサ素子と略等しい第四の磁気センサ素子とが、感度軸が互いに逆向きになるように配置され、前記第一の磁気センサ素子と、前記第三の磁気センサ素子とが、感度軸が互いに逆向きになるように配置され、前記第一の磁気センサ素子の一端と前記第二の磁気センサ素子の一端とが接続され、前記第三の磁気センサ素子の一端と前記第四の磁気センサ素子の一端とが接続され、前記第一の磁気センサ素子の他端と前記第三の磁気センサ素子の他端とが接続され、前記第二の磁気センサ素子の他端と前記第四の磁気センサ素子の他端とが接続されてなるブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の合成特性を算出する合成特性測定部と、前記合成特性測定部において算出された合成特性が所定範囲から外れた場合に故障と判断する故障判定部と、を有することを特徴とする。 In the current sensor of the present invention, the first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element whose absolute value of sensitivity is substantially equal to the first magnetic sensor element are arranged so that the sensitivity axes are opposite to each other. And a third magnetic sensor element and a fourth magnetic sensor element having an absolute value of sensitivity substantially equal to the third magnetic sensor element are arranged so that the sensitivity axes are opposite to each other, The magnetic sensor element and the third magnetic sensor element are arranged so that sensitivity axes are opposite to each other, and one end of the first magnetic sensor element and one end of the second magnetic sensor element are Connected, one end of the third magnetic sensor element and one end of the fourth magnetic sensor element are connected, and the other end of the first magnetic sensor element and the other end of the third magnetic sensor element are connected Connected, the other end of the second magnetic sensor element and the A bridge circuit formed by connecting the other end of each of the four magnetic sensor elements; a composite characteristic measurement unit that calculates a composite characteristic of the bridge circuit; and a composite characteristic calculated by the composite characteristic measurement unit is out of a predetermined range. A failure determination unit that determines a failure in some cases.
この構成によれば、電流センサを構成する第一の磁気センサ素子および第二の磁気センサは、感度の絶対値が互いに等しく、また、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。また、第三の磁気センサ素子および第四の磁気センサは、感度の絶対値が互いに等しく、また、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。また、第一の磁気センサ素子および第三の磁気センサ素子は、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。これにより、第一の磁気センサ素子、第二の磁気センサ素子、第三の磁気センサ素子、および第四の磁気センサ素子が接続されてなるブリッジ回路の合成特性は、被測定電流が通流しているか否かに関わらず略一定となる。このため、ブリッジ回路の合成特性を算出することで、リアルタイムに故障判定を行うことが可能である。つまり、被測定電流の通流時においても故障判定が可能な、故障判定機能を有する電流センサを提供することができる。 According to this configuration, the first magnetic sensor element and the second magnetic sensor constituting the current sensor are arranged such that the absolute values of the sensitivity are equal to each other and the sensitivity axes are opposite to each other. The third magnetic sensor element and the fourth magnetic sensor are arranged so that the absolute values of sensitivity are equal to each other and the sensitivity axes are opposite to each other. The first magnetic sensor element and the third magnetic sensor element are arranged so that the sensitivity axes are opposite to each other. As a result, the combined characteristics of the bridge circuit formed by connecting the first magnetic sensor element, the second magnetic sensor element, the third magnetic sensor element, and the fourth magnetic sensor element are obtained when the current to be measured flows. It becomes substantially constant regardless of whether or not it exists. For this reason, it is possible to perform failure determination in real time by calculating the composite characteristics of the bridge circuit. That is, it is possible to provide a current sensor having a failure determination function capable of determining a failure even when a current to be measured is passed.
本発明の電流センサにおいて、前記第一の磁気センサ素子、前記第二の磁気センサ素子、前記第三の磁気センサ素子、および前記第四の磁気センサ素子は磁気抵抗効果素子であり、前記合成特性測定部は前記合成特性として前記ブリッジ回路の合成抵抗値を算出しても良い。また、本発明の電流センサにおいて、前記ブリッジ回路には定電圧源が接続され、前記合成特性測定部は、前記ブリッジ回路を流れる電流値から前記合成抵抗値を算出しても良い。また、本発明の電流センサにおいて、前記ブリッジ回路には定電流源が接続され、前記合成特性測定部は、前記ブリッジ回路に生じる電圧から前記合成抵抗値を算出しても良い。 In the current sensor of the present invention, the first magnetic sensor element, the second magnetic sensor element, the third magnetic sensor element, and the fourth magnetic sensor element are magnetoresistive elements, and the combined characteristics The measurement unit may calculate a combined resistance value of the bridge circuit as the combined characteristic. In the current sensor of the present invention, a constant voltage source may be connected to the bridge circuit, and the combined characteristic measurement unit may calculate the combined resistance value from a current value flowing through the bridge circuit. In the current sensor of the present invention, a constant current source may be connected to the bridge circuit, and the combined characteristic measurement unit may calculate the combined resistance value from a voltage generated in the bridge circuit.
本発明の電流センサにおいて、前記第一の磁気センサ素子、前記第二の磁気センサ素子、前記第三の磁気センサ素子、および前記第四の磁気センサ素子はホール素子であり、前記合成特性測定部は前記合成特性として前記ブリッジ回路の電圧値を算出しても良い。 In the current sensor of the present invention, the first magnetic sensor element, the second magnetic sensor element, the third magnetic sensor element, and the fourth magnetic sensor element are Hall elements, and the combined characteristic measuring unit May calculate the voltage value of the bridge circuit as the composite characteristic.
本発明の電流センサにおいて、前記第一の磁気センサ素子、および前記第四の磁気センサ素子を、被測定電流が通流する略U字型の電流路の一端部に配置し、前記第二の磁気センサ素子、および前記第三の磁気センサ素子を、前記略U字型の電流路の他端部に配置しても良い。 In the current sensor of the present invention, the first magnetic sensor element and the fourth magnetic sensor element are arranged at one end of a substantially U-shaped current path through which a current to be measured flows, and the second magnetic sensor element The magnetic sensor element and the third magnetic sensor element may be disposed at the other end of the substantially U-shaped current path.
この構成によれば、略U字型の電流路の一端部と他端部とで誘導磁界の向きが逆向きになるため、第一〜第四の磁気センサ素子の感度軸を全て同じ方向にすることができる。これにより、製造工程上、磁気センサ素子は1種類でよいため、磁気センサ素子を配置する工程を簡便にすることができる。 According to this configuration, since the direction of the induced magnetic field is reversed between one end and the other end of the substantially U-shaped current path, the sensitivity axes of the first to fourth magnetic sensor elements are all in the same direction. can do. Thereby, since one kind of magnetic sensor element is sufficient in the manufacturing process, the process of arranging the magnetic sensor element can be simplified.
本発明の電流センサにおいて、電流センサを構成する少なくとも一対の磁気センサ素子は、感度の絶対値が互いに等しくなっており、また、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。これにより、これらの磁気センサ素子を含む回路の合成特性は、被測定電流が通流しているか否かに関わらず略一定となる。このため、当該回路の合成特性を故障判定に用いることで、リアルタイムに故障判定を行うことが可能である。つまり、被測定電流の通流時においても故障判定が可能な、故障判定機能を有する電流センサを提供することができる。 In the current sensor of the present invention, at least a pair of magnetic sensor elements constituting the current sensor are arranged such that absolute values of sensitivity are equal to each other and sensitivity axes are opposite to each other. Thereby, the composite characteristic of the circuit including these magnetic sensor elements becomes substantially constant regardless of whether or not the current to be measured is flowing. For this reason, it is possible to perform failure determination in real time by using the composite characteristic of the circuit for failure determination. That is, it is possible to provide a current sensor having a failure determination function capable of determining a failure even when a current to be measured is passed.
以下、実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る電流センサの構成例について示す回路図(回路ブロック図)である。図1に示される電流センサ1は、磁気検出素子である2つの磁気センサ素子11aおよび11bを含む直列回路(ハーフブリッジ回路)11と、直列回路11の特性(磁気センサ素子11aおよび11bの合成特性)を測定し算出する合成特性測定部12と、合成特性測定部12において算出された合成特性を元に電流センサ1の故障の有無を判定する故障判定部13と、直列回路11に電力を供給する電源回路14と、を備えている。ここで、磁気センサ素子11aおよび11bに付された矢印は、各磁気センサ素子の感度軸の向きを表している。なお、電源回路14は、電流センサ1の外部に設けられ、電流センサ1の構成としては含まれない場合がある。
FIG. 1 is a circuit diagram (circuit block diagram) illustrating a configuration example of a current sensor according to the present embodiment. A current sensor 1 shown in FIG. 1 includes a series circuit (half-bridge circuit) 11 including two magnetic sensor elements 11a and 11b, which are magnetic detection elements, and characteristics of the series circuit 11 (combined characteristics of the magnetic sensor elements 11a and 11b). ) For measuring and calculating), a
直列回路11において、磁気センサ素子(第一の磁気センサ素子)11aの一端と磁気センサ素子(第二の磁気センサ素子)11bの一端とは電気的に接続されており、センサ出力Outの出力端となっている。また、磁気センサ素子11aの他端と磁気センサ素子11bの他端とは、直列回路11の外部接続端となっている。合成特性測定部12は直列回路11の合成特性を測定することができるように直列回路11と接続されている。なお、合成特性測定部12と直列回路11との接続関係は、図1に示すものに限定されない。故障判定部13は、合成特性測定部12からの情報を元に故障判定を行うことができるように、合成特性測定部12と接続されている。また、直列回路11には、電力の供給源である電源回路14が接続されている。
In the series circuit 11, one end of the magnetic sensor element (first magnetic sensor element) 11a and one end of the magnetic sensor element (second magnetic sensor element) 11b are electrically connected, and the output terminal of the sensor output Out It has become. Further, the other end of the magnetic sensor element 11 a and the other end of the magnetic sensor element 11 b are external connection ends of the series circuit 11. The composite
上記電流センサ1において、磁気センサ素子11aと磁気センサ素子11bとは、電流線(図示せず)を通流する被測定電流により発生する誘導磁界によって、その特性が変化する素子である。このような磁気センサ素子としては、例えば、磁気抵抗効果素子やホール素子などを挙げることができる。このような性質の磁気センサ素子を用いて上述のような直列回路11を構成する場合、磁気センサ素子11aの一端と磁気センサ素子11bの一端との接続点の電気的特性(例えば、電圧)は、被測定電流により発生する誘導磁界の大きさに応じて変動する。このため、当該接続点の電気的特性をセンサ出力Outとして取り出すことで、当該電気的特性の変動から、誘導磁界の大きさを算出し被測定電流の大きさを算出することができる。 In the current sensor 1, the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b are elements whose characteristics are changed by an induced magnetic field generated by a current to be measured flowing through a current line (not shown). Examples of such a magnetic sensor element include a magnetoresistive element and a Hall element. When the above-described series circuit 11 is configured using the magnetic sensor element having such a property, the electrical characteristic (for example, voltage) of the connection point between one end of the magnetic sensor element 11a and one end of the magnetic sensor element 11b is as follows. It fluctuates according to the magnitude of the induced magnetic field generated by the current to be measured. Therefore, by extracting the electrical characteristics of the connection point as the sensor output Out, the magnitude of the induced magnetic field can be calculated from the fluctuation of the electrical characteristics, and the magnitude of the current to be measured can be calculated.
ここで、上記電流センサ1において、磁気センサ素子11aと磁気センサ素子11bとは、感度の絶対値が互いに等しくなっている。そして、磁気センサ素子11aと磁気センサ素子11bとは、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。このため、正常な状態にある磁気センサ素子11aおよび11bを含む直列回路11の合成特性は、被測定電流の値に依存せず、概ね一定となる。 Here, in the current sensor 1, the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b have the same absolute value of sensitivity. The magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b are arranged so that the sensitivity axes are opposite to each other. For this reason, the composite characteristic of the series circuit 11 including the magnetic sensor elements 11a and 11b in a normal state is substantially constant without depending on the value of the current to be measured.
例えば、磁気センサ素子11aと磁気センサ素子11bとに、外部磁界に応じて電気抵抗(単に、抵抗という場合がある)が変化する磁気抵抗効果素子を用いることを考える。磁気抵抗効果素子は、外部磁界に応じて電気抵抗が変化するという性質を有するため、故障判定に用いる特性としては電気抵抗が適している。そこで、ここでは合成特性として合成抵抗を採用する。磁気センサ素子11aの電気抵抗の初期値(無磁界における値)、および磁気センサ素子11bの電気抵抗の初期値(無磁界における値)をそれぞれRとすると、これら二つの磁気センサ素子11a、11bを直列に接続した直列回路11の合成抵抗の初期値(無磁界における値)は2Rとなる。なお、磁気センサ素子11aと11bとは、感度の絶対値(ここでは、抵抗変化分の絶対値)が略等しいものであれば、その抵抗の初期値は等しくなくとも良い。 For example, consider using a magnetoresistive effect element whose electrical resistance (sometimes simply referred to as resistance) changes according to an external magnetic field for the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b. Since the magnetoresistive effect element has a property that the electric resistance changes in accordance with an external magnetic field, the electric resistance is suitable as a characteristic used for failure determination. Therefore, here, combined resistance is adopted as the combined characteristic. Assuming that the initial value of the electric resistance of the magnetic sensor element 11a (value in the absence of magnetic field) and the initial value of the electric resistance of the magnetic sensor element 11b (value in the absence of magnetic field) are R, these two magnetic sensor elements 11a and 11b are The initial value (value in the absence of a magnetic field) of the combined resistance of the series circuit 11 connected in series is 2R. The magnetic sensor elements 11a and 11b do not have to have the same initial resistance value as long as the absolute value of sensitivity (here, the absolute value of the resistance change) is substantially equal.
被測定電流の誘導磁界によって、磁気センサ素子11aの抵抗がΔRだけ変化し、R+ΔRになったとする。磁気センサ素子11bは、感度の絶対値が磁気センサ素子11aと等しく、感度軸の向きが磁気センサ素子11aとは逆向きであるから、磁気センサ素子11bにおける抵抗の変化分は−ΔRとなる。つまり、このときの磁気センサ素子11bの抵抗はR−ΔRである。このため、合成抵抗は(R+ΔR)+(R−ΔR)=2Rとなり、初期値からの変化はない。なお、当該等式を成立させるためには、具体的には、同一の特性を持つ2つの素子を逆向きに配置すればよい。または、同一の誘導磁界に対して、抵抗の増減が逆(例えば、一方が+ΔRの場合に、他方が−ΔR)である2つの素子を同じ向きに配置しても良い。このように、電流センサ1においては、上記等式を成立させることができる条件であれば適切な故障判定が可能であるから、電流センサ1における磁気センサ素子11a、11bの具体的な配置は特に限定されない。また、上記等式を成立させる条件を総称して、「感度軸が逆向き」と表現することとする。なお、上述のように抵抗の増減が逆向きになる素子の例としては、ピン層の向きを逆向きにしたGMR素子などがあげられる。 It is assumed that the resistance of the magnetic sensor element 11a changes by ΔR due to the induced magnetic field of the current to be measured and becomes R + ΔR. Since the absolute value of the sensitivity of the magnetic sensor element 11b is equal to that of the magnetic sensor element 11a and the direction of the sensitivity axis is opposite to that of the magnetic sensor element 11a, the resistance change in the magnetic sensor element 11b is −ΔR. That is, the resistance of the magnetic sensor element 11b at this time is R−ΔR. Therefore, the combined resistance is (R + ΔR) + (R−ΔR) = 2R, and there is no change from the initial value. In order to establish the equation, specifically, two elements having the same characteristics may be arranged in opposite directions. Alternatively, two elements whose resistance increase and decrease are opposite to each other with respect to the same induced magnetic field (for example, when one is + ΔR and the other is −ΔR) may be arranged in the same direction. As described above, in the current sensor 1, appropriate failure determination is possible as long as the above equation can be established. Therefore, the specific arrangement of the magnetic sensor elements 11 a and 11 b in the current sensor 1 is particularly important. It is not limited. Further, the conditions for establishing the above equation are collectively referred to as “the sensitivity axis is in the reverse direction”. An example of an element in which the increase / decrease in resistance is reversed as described above is a GMR element in which the direction of the pinned layer is reversed.
このように、磁気センサ素子11aと磁気センサ素子11bとは、感度の絶対値が互いに等しく、かつ感度軸が互いに逆向きになるように配置されているため、直列回路11の合成特性(磁気抵抗効果素子を用いる場合においては合成抵抗)は、通常、外部磁界に関わらず概ね一定となる。一方で、磁気センサ素子11aまたは11bに経年変化等による異常が発生し、磁気センサ素子11aまたは11bの感度が変化したとすると、磁気センサ素子11aと磁気センサ素子11bとのバランスが崩れ、直列回路11の合成特性は一定ではなくなる。このため、合成特性が所定の範囲内に存在するか否かを故障判定部13において判定することによって、磁気センサ素子11aまたは磁気センサ素子11bの異常を検知し、故障の有無を判定することができる。
As described above, the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b are arranged so that the absolute values of the sensitivity are equal to each other and the sensitivity axes are opposite to each other. In the case of using an effect element, the combined resistance) is generally constant regardless of the external magnetic field. On the other hand, if an abnormality due to secular change or the like occurs in the magnetic sensor element 11a or 11b and the sensitivity of the magnetic sensor element 11a or 11b changes, the balance between the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b is lost, and the series circuit 11 composite characteristics are not constant. For this reason, the
なお、故障判定部13における故障判定に用いられる「所定の範囲」は、測定誤差や素子特性ばらつきや測定電流レンジなどの要因を考慮して決定される。例えば、合成特性の基準値(初期値)に対して±2%程度の範囲を「所定の範囲」として故障判定を行うことができる。なお、上記「所定の範囲」を複数設け、他段階の判定を行っても良い。具体的には、「所定の範囲」として「広い所定の範囲」(例えば、合成特性の基準値に対して±3%程度の範囲)と「狭い所定の範囲」(例えば、合成特性の基準値に対して±1%程度の範囲)とを設定し、測定された合成特性が「狭い所定の範囲」を超えるものであった場合に「注意判定」を行い、「広い所定の範囲」を超えるものであった場合に「故障判定」を行う、といった構成としても良い。また、「所定の範囲」は範囲を有していることに限られない。例えば、「所定の範囲」を、合成特性の基準値のみの一点として設定し、合成特性の基準値から外れた場合に直ちに「故障判定」を行う構成としても良い。
Note that the “predetermined range” used for failure determination in the
なお、上記電流センサ1において、合成特性としての合成抵抗の測定方法は、電源回路14が定電流源であるか定電圧源であるかによって異なってくる。例えば、電源回路14が定電流源である場合には、合成特性測定部12は直列回路11に加わる電圧を測定することで、合成抵抗を算出することができる。また、電源回路14が定電圧源である場合には、合成特性測定部12は直列回路11を流れる電流を測定することで、合成抵抗を算出することができる。このように、電源の種類などに応じて、合成特性測定部12が測定するパラメータは異なってくるから、直列回路11と合成特性測定部12との接続関係は、適切な測定によって合成抵抗を算出できるものであればよい。
In the current sensor 1, the method of measuring the combined resistance as the combined characteristic differs depending on whether the
なお、磁気抵抗効果素子において、線形領域(出力が磁界に対して略線形に変化する測定領域)を超える磁界に対しては、抵抗変化が飽和して抵抗の変化量が小さくなる傾向にある。これを利用して、適切な電流測定が行われているか否かを検知することも可能である。例えば、2つの磁気センサ素子の線形領域をあらかじめ異ならせておく。この状態において、大きな被測定電流が通流して大きな誘導磁界が生じたとすると、磁気センサ素子のどちらか一方が先に飽和して抵抗変化が小さくなる。すると、2つの磁気センサ素子の合成特性(合成抵抗)のバランスが崩れる。このように、2つの磁気センサ素子の線形領域を異ならせておくことで、一方の磁気センサ素子が飽和し、適切な電流測定が困難な状態にあることを検知することができる。 In the magnetoresistive effect element, for a magnetic field exceeding a linear region (a measurement region in which the output changes substantially linearly with respect to the magnetic field), the resistance change tends to be saturated and the resistance change amount tends to be small. It is also possible to detect whether or not appropriate current measurement is performed using this. For example, the linear regions of the two magnetic sensor elements are differentiated in advance. In this state, if a large current to be measured flows and a large induction magnetic field is generated, one of the magnetic sensor elements is saturated first, and the resistance change becomes small. Then, the balance of the composite characteristic (combined resistance) of the two magnetic sensor elements is lost. Thus, by making the linear regions of the two magnetic sensor elements different, it is possible to detect that one of the magnetic sensor elements is saturated and it is difficult to perform appropriate current measurement.
なお、上記電流センサ1の機能を実現できる構成であれば、合成特性測定部12や故障判定部13、電源回路14などの具体的な実装態様については特に限られない。例えば、これらを電流センサ外部に設けても良い。より具体的には、合成特性測定部12や故障判定部13、電源回路14などの各種回路を、電流センサ外部のIC内に設けても良い。このように、電流センサ外部のICで各種回路を実現することにより、コスト増を抑えつつ、優れた電流センサを実現できる。
In addition, if it is the structure which can implement | achieve the function of the said current sensor 1, about the specific mounting aspect, such as the synthetic | combination
以上においては、磁気センサ素子11aおよび磁気センサ素子11bとして磁気抵抗効果素子を用いる場合を例に挙げて説明したが、磁気センサ素子11aおよび磁気センサ素子11bとして用いることができる磁気センサ素子はこれに限られない。例えば、磁気センサ素子11aおよび磁気センサ素子11bとして、ホール素子を用いることもできる。以下、磁気センサ素子11aおよび磁気センサ素子11bとして、ホール素子を用いる場合について簡単に説明する。 In the above, the case where magnetoresistive effect elements are used as the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b has been described as an example. However, the magnetic sensor elements that can be used as the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b are described here. Not limited. For example, Hall elements can be used as the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b. Hereinafter, a case where Hall elements are used as the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b will be briefly described.
ホール素子は、磁界中において素子を流れる荷電粒子にローレンツ力が働き、これによって起電力が生じる現象(ホール効果)を利用した素子である。ホール素子は、外部磁界に応じて起電力(電圧、または電位差)が変化するという性質を有するため、故障判定に用いる特性としては起電力(電圧、または電位差)が適している。そこで、磁気センサ素子11aおよび磁気センサ素子11bとしてホール素子を用いる場合には、合成特性として直列回路の起電力(電圧、または電位差)を採用する。なお、磁気センサ素子11aの起電力の初期値(無磁界における値)、および磁気センサ素子11bの起電力の初期値(無磁界における値)は、通常、ゼロである。このため、これら二つの磁気センサ素子11a、11bを直列に接続した直列回路11の起電力の初期値(無磁界における値)はゼロとなる。 The Hall element is an element utilizing a phenomenon (Hall effect) in which Lorentz force acts on charged particles flowing through the element in a magnetic field, thereby generating an electromotive force. Since the Hall element has a property that an electromotive force (voltage or potential difference) changes according to an external magnetic field, an electromotive force (voltage or potential difference) is suitable as a characteristic used for failure determination. Therefore, in the case where Hall elements are used as the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b, an electromotive force (voltage or potential difference) of a series circuit is employed as a composite characteristic. Note that the initial value of the electromotive force of the magnetic sensor element 11a (value in the absence of magnetic field) and the initial value of the electromotive force of the magnetic sensor element 11b (value in the absence of magnetic field) are usually zero. For this reason, the initial value (value in the absence of a magnetic field) of the electromotive force of the series circuit 11 in which these two magnetic sensor elements 11a and 11b are connected in series is zero.
被測定電流の誘導磁界によって、磁気センサ素子11aの起電力がΔVだけ変化し、ΔVになったとする。磁気センサ素子11bは、感度の絶対値が磁気センサ素子11aと等しく、感度軸の向きが磁気センサ素子11aとは逆向きであるから、磁気センサ素子11bにおける起電力の変化分は−ΔVとなる。つまり、このときの磁気センサ素子11bの起電力は−ΔVである。このため、直列回路11の起電力はΔV+(−ΔV)=0となり、初期値からの変化はない。 It is assumed that the electromotive force of the magnetic sensor element 11a changes by ΔV due to the induced magnetic field of the current to be measured and becomes ΔV. Since the absolute value of the sensitivity of the magnetic sensor element 11b is equal to that of the magnetic sensor element 11a and the direction of the sensitivity axis is opposite to that of the magnetic sensor element 11a, the change in electromotive force in the magnetic sensor element 11b is −ΔV. . That is, the electromotive force of the magnetic sensor element 11b at this time is −ΔV. For this reason, the electromotive force of the series circuit 11 is ΔV + (− ΔV) = 0, and there is no change from the initial value.
このように、磁気センサ素子11aおよび磁気センサ素子11bとして、ホール素子を用いる場合においても、直列回路11の合成特性(ここでは、起電力)は、通常、外部磁界に関わらず概ね一定となる。このため、合成特性が所定の範囲内に存在するか否かを故障判定部13において判定することによって、磁気センサ素子11aまたは磁気センサ素子11bの異常を検知し、故障の有無を判定することができる。
As described above, even when Hall elements are used as the magnetic sensor element 11a and the magnetic sensor element 11b, the combined characteristics (here, electromotive force) of the series circuit 11 are generally constant regardless of the external magnetic field. For this reason, the
以上説明したように、本実施の形態の電流センサ1では、電流センサ1を構成する第一の磁気センサ素子11aおよび第二の磁気センサ11bは、感度の絶対値が互いに等しく、また、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。これにより、第一の磁気センサ素子11aと第二の磁気センサ素子11bとが接続されてなる直列回路11の合成特性は、被測定電流が通流しているか否かに関わらず略一定となる。このため、合成特性測定部12において直列回路11の合成特性を算出することで、故障判定部13においてリアルタイムに故障判定を行うことが可能である。つまり、被測定電流の通流時においても故障判定が可能な、故障判定機能を有する電流センサを提供することができる。
As described above, in the current sensor 1 of the present embodiment, the first magnetic sensor element 11a and the second magnetic sensor 11b constituting the current sensor 1 have the same absolute value of sensitivity, and the sensitivity axis. Are arranged in opposite directions. Thereby, the composite characteristic of the series circuit 11 formed by connecting the first magnetic sensor element 11a and the second magnetic sensor element 11b becomes substantially constant regardless of whether or not the current to be measured is flowing. For this reason, by calculating the composite characteristic of the series circuit 11 in the composite
図2は、図1とは異なる態様の電流センサの構成例について示す回路図(回路ブロック図)である。図2に示される電流センサ2は、磁気検出素子である4つの磁気センサ素子21a、21b、21c、21dを含むブリッジ回路21と、ブリッジ回路21の特性(磁気センサ素子21a、21b、21c、21dの合成特性)を測定し算出する合成特性測定部22と、合成特性測定部22において算出された合成特性を元に電流センサ2の故障の有無を判定する故障判定部23と、ブリッジ回路21に電力を供給する電源回路24と、を備えている。ここで、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dに付された矢印は、各磁気センサ素子の感度軸の向きを表している。なお、電源回路24は、電流センサ2の外部に設けられ、電流センサ2の構成としては含まれない場合がある。
FIG. 2 is a circuit diagram (circuit block diagram) illustrating a configuration example of a current sensor having a mode different from that in FIG. The current sensor 2 shown in FIG. 2 includes a
ブリッジ回路21において、磁気センサ素子(第一の磁気センサ素子)21aの一端と磁気センサ素子(第二の磁気センサ素子)21bの一端とは電気的に接続されており、センサ出力Out1の出力端となっている。磁気センサ素子(第三の磁気センサ素子)21cの一端と磁気センサ素子(第四の磁気センサ素子)21dの一端とは電気的に接続されており、センサ出力Out2の出力端となっている。また、磁気センサ素子21aの他端と磁気センサ素子21cの他端とは電気的に接続され、磁気センサ素子21bの他端と磁気センサ素子21dの他端とは電気的に接続されて、ブリッジ回路21の外部接続端となっている。合成特性測定部22はブリッジ回路21の合成特性を測定することができるようにブリッジ回路21と接続されている。なお、合成特性測定部22とブリッジ回路21との接続関係は、図2に示すものに限定されない。故障判定部23は、合成特性測定部22からの情報を元に故障判定を行うことができるように、合成特性測定部22と接続されている。また、ブリッジ回路21には、電力の供給源である電源回路24が接続されている。
In the
上記電流センサ2において、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dは、電流線(図示せず)を通流する被測定電流により発生する誘導磁界によって、その特性が変化する素子である。この点は、図1における電流センサ1と同様である。
In the current sensor 2, the
電流センサ2において、磁気センサ素子21aと磁気センサ素子21bとは、感度の絶対値が互いに等しくなっており、磁気センサ素子21cと磁気センサ素子21dとは、感度の絶対値が互いに等しくなっている。そして、磁気センサ素子21aと磁気センサ素子21bとは、感度軸が互いに逆向きになるように配置されており、磁気センサ素子21cと磁気センサ素子21dとは、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。このため、正常な状態にある磁気センサ素子21a、21b、21c、21dを含むブリッジ回路21の合成特性は、被測定電流の値に依存せず、概ね一定となる。
In the current sensor 2, the
例えば、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dに、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を用い、合成特性として合成抵抗を採用することを考える。磁気センサ素子21a、21b、21c、21dの電気抵抗の初期値(無磁界における値)をRとすると、磁気センサ素子21a、21bを直列に接続した直列回路の合成抵抗の初期値(無磁界における値)は2Rとなり、磁気センサ素子21c、21dを直列に接続した直列回路の合成抵抗の初期値(無磁界における値)は2Rとなる。このため、二つの直列回路が並列に接続された構成のブリッジ回路21において、合成抵抗の初期値(無磁界における値)はRとなる。なお、磁気センサ素子21aと21b、または磁気センサ素子21cと21d、は、感度の絶対値(ここでは、抵抗変化分の絶対値)が略等しいものであれば、その抵抗の初期値は等しくなくとも良い。
For example, consider that a magnetoresistive effect element whose electric resistance changes according to an external magnetic field is used for the
被測定電流の誘導磁界によって、磁気センサ素子21aの抵抗がΔR1だけ変化し、R+ΔR1になったとする。また、磁気センサ素子21cの抵抗が−ΔR2だけ変化し、R−ΔR2になったとする。磁気センサ素子21bは、感度の絶対値が磁気センサ素子21aと等しく、感度軸の向きが磁気センサ素子21aとは逆向きであるから、磁気センサ素子21bにおける抵抗の変化分は−ΔR1となる。このときの磁気センサ素子21bの抵抗はR−ΔR1である。このため、磁気センサ素子21a、21bを直列に接続した直列回路の合成抵抗は(R+ΔR1)+(R−ΔR1)=2Rとなる。同様に、磁気センサ素子21dは、感度の絶対値が磁気センサ素子21cと等しく、感度軸の向きが磁気センサ素子21cとは逆向きであるから、磁気センサ素子21dにおける抵抗の変化分はΔR2となる。このときの磁気センサ素子21dの抵抗はR+ΔR2である。このため、磁気センサ素子21c、21dを直列に接続した直列回路の合成抵抗は(R−ΔR2)+(R+ΔR2)=2Rとなる。つまり、二つの直列回路が並列に接続された構成のブリッジ回路21の合成抵抗はRとなり、初期値からの変化はない。
It is assumed that the resistance of the
このように、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dが、上述の関係を有しているため、ブリッジ回路21の合成特性(磁気抵抗効果素子を用いる場合においては合成抵抗)は、通常、外部磁界に関わらず概ね一定となる。一方で、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dに経年変化等による異常が発生し、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dの感度が変化したとすると、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dのバランスが崩れ、ブリッジ回路21の合成特性は一定ではなくなる。このため、合成特性が所定の範囲内に存在するか否かを故障判定部23において判定することによって、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dの異常を検知し、故障の有無を判定することができる。
As described above, since the
なお、電流センサ2において、磁気センサ素子21aの感度軸の向きと磁気センサ素子21cの感度軸の向きとが互いに逆向きになり、磁気センサ素子21bの感度軸の向きと磁気センサ素子21dの感度軸の向きとが互いに逆向きになるように、各磁気センサ素子が配置されている。このような構成を採用することで、センサ出力Out1とセンサ出力Out2の電圧の差が大きくなるため、電流測定の精度を高めることができる。
In the current sensor 2, the direction of the sensitivity axis of the
なお、上記電流センサ2において、合成特性としての合成抵抗の測定方法は、電源回路24が定電流源であるか定電圧源であるかによって異なってくる。例えば、電源回路24が定電流源である場合には、合成特性測定部22はブリッジ回路21に加わる電圧を測定することで、合成抵抗を算出することができる。また、電源回路24が定電圧源である場合には、合成特性測定部22はブリッジ回路21を流れる電流を測定することで、合成抵抗を算出することができる。このように、電源の種類などに応じて、合成特性測定部22が測定するパラメータは異なってくるから、ブリッジ回路21と合成特性測定部22との接続関係は、適切な測定によって合成抵抗を算出できるものであればよい。
In the current sensor 2, the method of measuring the combined resistance as a combined characteristic differs depending on whether the
以上においては、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dとして磁気抵抗効果素子を用いる場合を例に挙げて説明したが、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dとして用いることができる磁気センサ素子はこれに限られない。例えば、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dとして、ホール素子を用いることもできる。以下、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dとして、ホール素子を用い、合成特性としてブリッジ回路21の電圧を採用する場合について簡単に説明する。
In the above description, the case where magnetoresistive elements are used as the
磁気センサ素子21a、21b、21c、21dとしてホール素子を用いる場合、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dとしての起電力の初期値(無磁界における値)は、通常、ゼロである。このため、磁気センサ素子21aと21bとを直列に接続した直列回路の起電力の初期値(無磁界における値)はゼロとなり、磁気センサ素子21cと21dとを直列に接続した直列回路の起電力の初期値(無磁界における値)もゼロとなる。つまり、これら二つの直列回路が並列に接続された構成のブリッジ回路21の起電力の初期値(無磁界における値)もゼロとなる。
When Hall elements are used as the
被測定電流の誘導磁界によって、磁気センサ素子21aの起電力がΔV1だけ変化し、ΔV1になったとする。また、磁気センサ素子21cの起電力が−ΔV2だけ変化し、−ΔV2になったとする。磁気センサ素子21bは、感度の絶対値が磁気センサ素子21aと等しく、感度軸の向きが磁気センサ素子21aとは逆向きであるから、磁気センサ素子21bにおける起電力の変化分は−ΔV1となる。このときの磁気センサ素子21bの起電力は−ΔV1である。このため、磁気センサ素子21a、21bを直列に接続した直列回路の起電力はΔV1+(−ΔV1)=0となる。同様に、磁気センサ素子21dは、感度の絶対値が磁気センサ素子21cと等しく、感度軸の向きが磁気センサ素子21cとは逆向きであるから、磁気センサ素子21dにおける起電力の変化分はΔV2となる。このときの磁気センサ素子21dの起電力はΔV2である。このため、磁気センサ素子21c、21dを直列に接続した直列回路の起電力は−ΔV2+(ΔV2)=0となる。つまり、二つの直列回路が並列に接続された構成のブリッジ回路21の起電力はゼロとなり、初期値からの変化はない。
It is assumed that the electromotive force of the
このように、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dとして、ホール素子を用いる場合においても、ブリッジ回路21の合成特性(ここでは、起電力)は、通常、外部磁界に関わらず概ね一定となる。このため、合成特性が所定の範囲内に存在するか否かを故障判定部23において判定することによって、磁気センサ素子21a、21b、21c、21dの異常を検知し、故障の有無を判定することができる。
As described above, even when Hall elements are used as the
なお、電流センサ2では、ブリッジ回路21の合成特性を用いて故障判定を行うため、磁気センサ素子21aおよび磁気センサ素子21dの特性が同程度変化する故障モードや、磁気センサ素子21cおよび磁気センサ素子21bの特性が同程度変化する故障モードなどを検出することも可能である。例えば、磁気センサ素子に大電流が流れると、磁気ヒステリシスによって磁気センサ素子の特性が変化(劣化)してしまうことがある。そして、その変化の度合いは、感度軸の向きが同じ磁気センサ素子(電流センサ2では、磁気センサ素子21aと21d、または磁気センサ素子21bと21c)において同様に表れることがある。このような故障モードは、電流センサの出力波形からは検出が困難である。本実施の形態の電流センサ2では、ブリッジ回路21の合成特性を用いて故障判定を行うため、二つの磁気センサ素子に同様に表れる抵抗値変動を検出することが可能であり、比較的検出が困難な上述のような故障モードの検出が可能である。このため、このような検出結果に基づいて消磁などの対策を施すことにより、適切な電流測定を実現できる。
In the current sensor 2, since the failure determination is performed using the combined characteristic of the
図3は、電流センサ2のブリッジ回路21の具体的な構成例を示す模式図である。図3に示されるように、電流センサ2において外来磁場の影響を排除するために、例えば、略U字型の電流路31の一端部31aに二つの磁気センサ素子21a、21dを配置し、他端部31bに別の二つの磁気センサ素子21b、21cを配置してブリッジ回路21を構成することがある。この場合、電流路31を通流する被測定電流により発生する誘導磁場Aと、外来磁場Bとの合成磁場は、電流路31の左右で異なる。そのため、4つの磁気センサ素子の感度軸を全て同じ方向に設置しても、図2のように感度軸の向きを変えた場合と同様の作用が得られる。感度軸を全て同一にできるということは、製造工程上、素子の種類を1種類にすることができるということであり、素子を配置する工程が簡便になるという利点がある。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a specific configuration example of the
例えば、図3に示されるように、電流路31の左側においては誘導磁場Aと外来磁場Bとが同じ方向を向いているのに対して、電流路31の右側においては誘導磁場Aと外来磁場Bとが異なる方向を向いている。このため、図3に示される場合には、磁気ヒステリシスの影響は、電流路31の左側において強く表れることがある。このように、磁気ヒステリシスの影響によっても合成特性のバランスが崩れることがあるため、このような状態を検出することもできる。なお、このような状態が検出された場合には、逆向きの大きな磁場を印加する方法や、減衰する交流磁場を印加する方法などにより消磁することができる。
For example, as shown in FIG. 3, the induced magnetic field A and the external magnetic field B are in the same direction on the left side of the
図4は、本実施の形態における電流センサ1の故障判定処理を示すフロー図である。なお、ここでは電流センサ1における故障判定処理のフローを説明するが、電流センサ2においても、同様の処理によって故障判定を行うことができる。 FIG. 4 is a flowchart showing a failure determination process of the current sensor 1 in the present embodiment. Although the flow of the failure determination process in the current sensor 1 will be described here, the failure determination can also be performed in the current sensor 2 by the same process.
故障判定処理が開始されると、ステップ101において、合成特性測定部12は、直列回路11の合成特性を測定、算出する。磁気センサ素子11aおよび11bが磁気抵抗効果素子である場合には、合成特性測定部12は、直列回路11に加わる電圧、または直列回路11を流れる電流を測定し、直列回路11の合成抵抗を算出する。磁気センサ素子11aおよび11bがホール素子である場合には、合成特性測定部12は、直列回路11の起電力(電圧、電位差)を測定する。
When the failure determination process is started, in
その後、ステップ102において、故障判定部13は、合成特性測定部12において測定、算出された合成特性が、基準となる範囲に収まっているかどうかを判定する。基準となる範囲は、電流センサ1に求められる精度や信頼性などから適宜設定することができるが、例えば、基準値(例えば、無磁界における合成特性の初期値)の±3%を下限値および上限値として設定し、当該範囲内であるか否かによって判定することができる。
Thereafter, in
ステップ102において合成特性が基準となる範囲内にある場合、ステップ103において、故障判定部13は、電流センサ1が正常である(故障はない)と判定する。一方、ステップ102において合成特性が基準となる範囲内にない場合、ステップ104において、故障判定部13は、電流センサ1に故障ありと判定する。当該判定がなされた段階で故障判定処理が終了する。
When the composite characteristic is within the reference range in
なお、上述の故障判定処理によって、電流センサ1または電流センサ2が故障であるとの判定がなされた場合には、電流センサ1または電流センサ2に対して消磁などの対策をとることができる。また、電流センサ1または電流センサ2を含むシステムに警告を出すなどの処理を行っても良い。 If it is determined by the above-described failure determination process that the current sensor 1 or the current sensor 2 is defective, measures such as demagnetization can be taken for the current sensor 1 or the current sensor 2. Further, processing such as issuing a warning to the system including the current sensor 1 or the current sensor 2 may be performed.
以上のように、本発明の電流センサにおいて、電流センサを構成する少なくとも一対の磁気センサ素子は、感度の絶対値が互いに等しくなっており、また、感度軸が互いに逆向きになるように配置されている。これにより、これらの磁気センサ素子を含む回路の合成特性は、被測定電流が通流しているか否かに関わらず略一定となる。このため、当該回路の合成特性を故障判定に用いることで、リアルタイムに故障判定を行うことが可能である。つまり、被測定電流の通流時においても故障判定が可能な、故障判定機能を有する電流センサを提供することができる。 As described above, in the current sensor of the present invention, at least a pair of magnetic sensor elements constituting the current sensor are arranged such that the absolute values of sensitivity are equal to each other and the sensitivity axes are opposite to each other. ing. Thereby, the composite characteristic of the circuit including these magnetic sensor elements becomes substantially constant regardless of whether or not the current to be measured is flowing. For this reason, it is possible to perform failure determination in real time by using the composite characteristic of the circuit for failure determination. That is, it is possible to provide a current sensor having a failure determination function capable of determining a failure even when a current to be measured is passed.
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における各素子の接続関係、大きさなどは、発明の趣旨を変更しない限りにおいて適宜変更することが可能である。また、上記実施の形態に示す構成、方法などは、適宜組み合わせて実施することが可能である。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be implemented. For example, the connection relationship, size, and the like of each element in the above embodiment can be changed as appropriate without changing the gist of the invention. In addition, the structures, methods, and the like described in the above embodiments can be combined as appropriate. In addition, the present invention can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention.
本発明の電流センサは、例えば、電気自動車やハイブリッドカーのモータ駆動用の電流の大きさを検知するために用いることが可能である。 The current sensor of the present invention can be used, for example, to detect the magnitude of a current for driving a motor of an electric vehicle or a hybrid car.
1、2 電流センサ
11 直列回路
11a、11b 磁気センサ素子
12 合成特性測定部
13 故障判定部
14 電源回路
21 ブリッジ回路
21a、21b、21c、21d 磁気センサ素子
22 合成特性測定部
23 故障判定部
24 電源回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Current sensor 11 Series circuit 11a, 11b
Claims (11)
前記直列回路の合成特性を算出する合成特性測定部と、
前記合成特性測定部において算出された合成特性が所定範囲から外れた場合に故障と判断する故障判定部と、を有することを特徴とする電流センサ。 A series in which a first magnetic sensor element and a second magnetic sensor element having an absolute value of sensitivity substantially equal to the first magnetic sensor element are connected in series so that sensitivity axes are opposite to each other. Circuit,
A composite characteristic measuring unit for calculating a composite characteristic of the series circuit;
A current sensor, comprising: a failure determination unit that determines that a failure occurs when the combined characteristic calculated by the combined characteristic measurement unit is out of a predetermined range.
前記合成特性測定部は前記合成特性として前記直列回路の合成抵抗値を算出することを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 The first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element are magnetoresistive elements,
The current sensor according to claim 1, wherein the composite characteristic measurement unit calculates a composite resistance value of the series circuit as the composite characteristic.
前記合成特性測定部は、前記直列回路を流れる電流値から前記合成抵抗値を算出することを特徴とする請求項2に記載の電流センサ。 A constant voltage source is connected to the series circuit,
The current sensor according to claim 2, wherein the composite characteristic measurement unit calculates the composite resistance value from a current value flowing through the series circuit.
前記合成特性測定部は、前記直列回路に生じる電圧から前記合成抵抗値を算出することを特徴とする請求項2に記載の電流センサ。 A constant current source is connected to the series circuit,
The current sensor according to claim 2, wherein the combined characteristic measurement unit calculates the combined resistance value from a voltage generated in the series circuit.
前記合成特性測定部は前記合成特性として前記直列回路の電圧値を算出することを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 The first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element are Hall elements,
The current sensor according to claim 1, wherein the composite characteristic measuring unit calculates a voltage value of the series circuit as the composite characteristic.
第三の磁気センサ素子と、感度の絶対値が前記第三の磁気センサ素子と略等しい第四の磁気センサ素子とが、 感度軸が互いに逆向きになるように配置され、
前記第一の磁気センサ素子と、前記第三の磁気センサ素子とが、感度軸が互いに逆向きになるように配置され、
前記第一の磁気センサ素子の一端と前記第二の磁気センサ素子の一端とが接続され、
前記第三の磁気センサ素子の一端と前記第四の磁気センサ素子の一端とが接続され、
前記第一の磁気センサ素子の他端と前記第三の磁気センサ素子の他端とが接続され、
前記第二の磁気センサ素子の他端と前記第四の磁気センサ素子の他端とが接続されてなるブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の合成特性を算出する合成特性測定部と、
前記合成特性測定部において算出された合成特性が所定範囲から外れた場合に故障と判断する故障判定部と、を有することを特徴とする電流センサ。 The first magnetic sensor element and the second magnetic sensor element whose absolute value of sensitivity is substantially equal to the first magnetic sensor element are arranged so that the sensitivity axes are opposite to each other,
A third magnetic sensor element and a fourth magnetic sensor element having an absolute value of sensitivity substantially equal to the third magnetic sensor element are arranged such that the sensitivity axes are opposite to each other;
The first magnetic sensor element and the third magnetic sensor element are arranged such that sensitivity axes are opposite to each other,
One end of the first magnetic sensor element and one end of the second magnetic sensor element are connected,
One end of the third magnetic sensor element and one end of the fourth magnetic sensor element are connected,
The other end of the first magnetic sensor element and the other end of the third magnetic sensor element are connected,
A bridge circuit in which the other end of the second magnetic sensor element and the other end of the fourth magnetic sensor element are connected;
A synthesis characteristic measuring unit for calculating a synthesis characteristic of the bridge circuit;
A current sensor, comprising: a failure determination unit that determines that a failure occurs when the combined characteristic calculated by the combined characteristic measurement unit is out of a predetermined range.
前記合成特性測定部は前記合成特性として前記ブリッジ回路の合成抵抗値を算出することを特徴とする請求項6に記載の電流センサ。 The first magnetic sensor element, the second magnetic sensor element, the third magnetic sensor element, and the fourth magnetic sensor element are magnetoresistive elements,
The current sensor according to claim 6, wherein the combined characteristic measuring unit calculates a combined resistance value of the bridge circuit as the combined characteristic.
前記合成特性測定部は、前記ブリッジ回路を流れる電流値から前記合成抵抗値を算出することを特徴とする請求項7に記載の電流センサ。 A constant voltage source is connected to the bridge circuit,
The current sensor according to claim 7, wherein the composite characteristic measurement unit calculates the composite resistance value from a current value flowing through the bridge circuit.
前記合成特性測定部は、前記ブリッジ回路に生じる電圧から前記合成抵抗値を算出することを特徴とする請求項7に記載の電流センサ。 A constant current source is connected to the bridge circuit,
The current sensor according to claim 7, wherein the composite characteristic measurement unit calculates the composite resistance value from a voltage generated in the bridge circuit.
前記合成特性測定部は前記合成特性として前記ブリッジ回路の電圧値を算出することを特徴とする請求項6に記載の電流センサ。 The first magnetic sensor element, the second magnetic sensor element, the third magnetic sensor element, and the fourth magnetic sensor element are Hall elements,
The current sensor according to claim 6, wherein the composite characteristic measurement unit calculates a voltage value of the bridge circuit as the composite characteristic.
前記第二の磁気センサ素子、および前記第三の磁気センサ素子を、前記略U字型の電流路の他端部に配置したことを特徴とする請求項6から請求項10のいずれかに記載の電流センサ。
The first magnetic sensor element and the fourth magnetic sensor element are arranged at one end of a substantially U-shaped current path through which a current to be measured flows.
11. The second magnetic sensor element and the third magnetic sensor element are arranged at the other end of the substantially U-shaped current path, respectively. Current sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010274906A JP5678287B2 (en) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | Current sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010274906A JP5678287B2 (en) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | Current sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012122897A true JP2012122897A (en) | 2012-06-28 |
JP5678287B2 JP5678287B2 (en) | 2015-02-25 |
Family
ID=46504474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010274906A Active JP5678287B2 (en) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | Current sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5678287B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016080652A (en) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | アルプス電気株式会社 | Operation detection device |
JP2017057056A (en) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | 東芝エレベータ株式会社 | Elevator |
US10295578B2 (en) | 2014-11-06 | 2019-05-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current sensor and smart meter |
KR20200126347A (en) * | 2016-12-20 | 2020-11-06 | 한국전자기술연구원 | Current sensor and manufacturing method thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10512964A (en) * | 1995-11-11 | 1998-12-08 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Sensor error identification device |
JP2008298761A (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Koshin Denki Kk | Current sensor |
-
2010
- 2010-12-09 JP JP2010274906A patent/JP5678287B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10512964A (en) * | 1995-11-11 | 1998-12-08 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Sensor error identification device |
JP2008298761A (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Koshin Denki Kk | Current sensor |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016080652A (en) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | アルプス電気株式会社 | Operation detection device |
US10295578B2 (en) | 2014-11-06 | 2019-05-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current sensor and smart meter |
JP2017057056A (en) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | 東芝エレベータ株式会社 | Elevator |
CN106542391A (en) * | 2015-09-16 | 2017-03-29 | 东芝电梯株式会社 | Elevator |
KR20200126347A (en) * | 2016-12-20 | 2020-11-06 | 한국전자기술연구원 | Current sensor and manufacturing method thereof |
KR102445270B1 (en) | 2016-12-20 | 2022-09-20 | 한국전자기술연구원 | Current sensor and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5678287B2 (en) | 2015-02-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6350785B2 (en) | Inverter device | |
KR100686323B1 (en) | High precision current sensor | |
JP5648246B2 (en) | Current sensor | |
US8878520B2 (en) | Current sensor | |
US9933506B2 (en) | Power converter including current sensor for providing information indicating a safe operation | |
JP6033529B2 (en) | Detection device and current sensor | |
US10060953B2 (en) | Current sensor | |
JP2013238580A (en) | Current sensor | |
JP4652988B2 (en) | Current sensor | |
WO2014192625A1 (en) | Current sensor | |
JP5678287B2 (en) | Current sensor | |
JP6384677B2 (en) | Current sensor | |
WO2012053296A1 (en) | Current sensor | |
CN113376422A (en) | Current sensor for improving functional safety | |
CN105629022A (en) | Current detector and current detection method | |
JP2010175276A (en) | Magnetic proportion system current sensor | |
JP7280135B2 (en) | Hall sensor and method of operating such sensor | |
JP2013242301A (en) | Current sensor | |
JP2010091366A (en) | Magnetic balance current sensor | |
US20180045793A1 (en) | Electrical assembly for measuring a current intensity of a direct-current circuit by means of the anisotropic magnetoresistive effect | |
JP2008170244A (en) | Current sensor | |
WO2014147996A1 (en) | Current sensor | |
WO2012063584A1 (en) | Current sensor | |
JP2013040853A (en) | Current sensor module | |
JP2015034774A (en) | Current detection system, current detection method, and charge control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121114 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20130620 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131119 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131218 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140213 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140403 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141204 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5678287 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |